專利名稱：：一種遇水膨脹聚氨酯彈性體的制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種高性能的遇水膨脹聚氨酯彈性體的制備方法，其制備的膨脹聚氨酯彈性體廣泛應用于橋梁、地鐵、隧道、給排水、礦山防水、止漏等工程領域，屬密封材料制備
技術領域：
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背景技術：
：遇水膨脹彈性體通常稱為吸水膨脹橡膠，是一種具有彈性密封止水和遇水膨脹止水雙重功能的新型功能高分子材料，自20世紀70年代問世以來，以其獨特的止水特性，受到人們普遍青睞，廣泛應用于隧道工程、地鐵工程、海上采油、精密儀器及市政工程等的防水、防潮等領域。通常的遇水膨脹彈性體是在橡膠等彈性體基體分子鏈上通過化學接枝引入親水基團或通過物理方法在基體中直接加入親水材料而制成，利用水與親水基團或親水材料之間物理化學作用吸收水分，體積膨脹至自身質量或體積的數(shù)倍乃至數(shù)百倍，達到彈性體阻水與遇水膨脹阻水的目的。目前，通常使用的多數(shù)遇水膨脹橡膠是在橡膠中加入高吸水性樹脂，其制備方法是通過物理共混硫化而制得，采用這種方法，因吸水樹脂與橡膠材料相容性不好，在彈性體中的分散性不好，容易導致吸水后高吸水樹脂從彈性體中流失，反復浸泡后膨脹性能下降，逐漸失去使用價值；另外，對于礦化度較高的水體，例如海水、油井等場所，由于水中Ca2+、Mg2+、Na+、K+等礦物離子濃度較高，對以離子吸水為主的高吸水樹脂如聚丙烯酸鈉樹脂來講，在海水中膨脹率卻很小，使用價值不高。所以，尋求設計一種高性能遇水膨脹聚氨酯彈性體的制備方法成為本行業(yè)內急需探討的技術問題。
發(fā)明內容本發(fā)明的目在于克服現(xiàn)有技術的缺點，針對普通遇水膨脹橡膠存在的靜水膨脹質量損失大、可重復膨脹次數(shù)少、強度低、在高礦化度場所膨脹率低的缺點和不足，提供一種強度高、對水中礦物離子不敏感、膨脹后質量損失小、反復浸泡膨脹率變化小的遇水膨脹彈性體的制備方法，該方法制備的遇水膨脹彈性體不受水中礦物離子種類及濃度的影響，膨脹率高、反復膨脹次數(shù)高且膨脹倍率可調；其生產(chǎn)加工工藝簡單，操控靈便，可加熱硫化也可室溫硫化。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明方法先將質量比為70901020102535的聚醚多元醇、異氰酸酯、增塑劑、納米填料加入反應釜中，100°C130°C加熱攪拌，-0.IMPa真空脫水、反應24小時制得游離異氰酸根含量1.5%6%的聚氨酯預聚體，然后將質量比為70905100.10.5預聚體、擴鏈劑或交聯(lián)劑、催化劑均勻混合，在80°C130°C溫度下硫化0.52小時或室溫下硫化1224小時后，再在100°C130°C二次硫化824小時制得高性能遇水膨脹聚氨酯彈性體。本發(fā)明所述的聚醚多元醇由不同結構的環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷、四氫呋喃無軌共聚且具有高-CH2CH2O-嵌段含量的低不飽和度親水性聚醚多元醇混合而成；由官能度23，平均分子量10005000的聚醚多元醇按照354540602535混合而成，尤其是分子量20004000的聚醚多元醇混合。本發(fā)明所述的異氰酸酯包括甲苯二異氰酸酯(TDI-65、TDI-80、TDI-100)、二苯基甲烷二異氰酸酯(純MDI、液化改性MDI)、對苯二異氰酸酯(PPDI)和1，5-萘二異氰酸酯(NDI)。本發(fā)明所述的增塑劑包括鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP)、鄰苯二甲酸二甲氧乙基酯(DMEP)和鄰苯二甲酸二異癸酯(DIDP)。本發(fā)明所述的納米填料包括納米CaTO3、納米SiO2和納米炭黑。本發(fā)明所述的擴鏈劑或交聯(lián)劑包括3，3'-二氯_4，4'-二氨基二苯基甲烷(MOCA)、2，4-(2，6_)二氨基_3，5_甲硫基甲苯(DMTDA)、2，4-(2，6_)二氨基_3，5-乙基基甲苯(DETDA)、2，4-(2，6_)二氨基_3，5_甲硫基氯苯、2，4-(2，6_)二氨基_3，5_甲硫基乙苯、乙二醇(ED)、1，4-丁二醇(BD)、二甘醇(DEG)、三羥甲基丙烷(TMP)、三異丙醇胺(TIPA)、三乙醇胺(TGA)、對苯二酚雙-β-羥乙基醚(HQEE)和間苯二酚雙-β-羥乙基醚(HER)。本發(fā)明所述的催化劑包括二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、異鋅酸鉛和異鋅酸鋅。本發(fā)明涉及的遇水膨脹聚氨酯彈性體吸水體積膨脹率Sv計算方法V2-V1Sv(%)=-X100%V1式中VpV2分別為材料吸水前后體積。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點一是制得的彈性體硬度可調范圍寬、強度高、膨脹后質量損失??；二是遇水膨脹聚氨酯彈性體不受水中礦物離子種類及濃度的影響；三是遇水膨脹聚氨酯彈性體膨脹率高、反復膨脹次數(shù)高、膨脹倍率可調；四是生產(chǎn)工藝簡單，可加熱硫化也可室溫硫化。具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明做進一步說明。實例1-4:本實施例的工藝方法如下先按重量份分別稱取各實施例的所有原料，如表1中所示，將聚醚多元醇、增塑劑、納米填料加入有溫度控制、可調速攪拌器、氮氣接口的四口燒瓶中，加熱升溫到100°C130°C，啟動真空泵抽真空度控制在-0.IMPa，時間30min120min，然后將原料降溫到60°C以下，加入異氰酸酯，在80士2°C下加熱反應24小時，再在-0.IMPa下脫氣30min60min制得聚氨酯預聚體；然后將一定質量的預聚體在60V80°C與100°C130°C，-0.IMPa真空脫水的擴鏈(交聯(lián))劑混合，加入催化劑，在80°C130°C溫度下硫化0.52小時，或室溫下硫化1224小時后，再在100°C130°C二次硫化824小時制備得高性能遇水膨脹聚氨酯彈性體。本實施例采用的主要原料聚醚多元醇青島榮發(fā)化工有限公司；TDITMPTIPA德國BAYER公司；MDI液化MDI煙臺萬華集團公司；MOCA杭州崇舜有限公司。表1實例1-實例4原材料配方表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>本實施例的性能檢測依據(jù)國家標準GB/T1817.3-2002，硬度GB/T531-1999；拉斷強度、拉斷伸長率GB/T528-1998；體積膨脹率GB/T18173.3-2002進行。表二本實施例產(chǎn)品與國內外產(chǎn)品性能對比<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權利要求一種遇水膨脹聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于將質量比為70～90∶10～20∶10～25∶3～5的特種聚醚多元醇、異氰酸酯、增塑劑、納米填料加入反應釜中，加熱攪拌、真空脫水、反應制得游離異氰酸根含量1.5％～6％的聚氨酯預聚體，然后將質量比為70～90∶5～10∶0.1～0.5預聚體、擴鏈劑或交聯(lián)劑、催化劑均勻混合，在80℃～130℃溫度下硫化0.5～2小時制得高性能的遇水膨脹聚氨酯彈性體；并對其采用液體反應澆注成型。2.根據(jù)權利要求1所述的遇水膨脹聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于聚醚多元醇由不同結構的環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷、四氫呋喃無軌共聚且具有高-CH2CH2O-嵌段含量的低不飽和度親水性聚醚多元醇混合而成；聚醚多元醇由官能度23，平均分子量10005000的聚醚多元醇按照354540602535混合而成。3.根據(jù)權利要求1所述的遇水膨脹聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于異氰酸酯包括甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯和1，5-萘二異氰酸酯。4.根據(jù)權利要求1所述的遇水膨脹聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于增塑劑包括鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二異壬酯、鄰苯二甲酸二甲氧乙基酯和鄰苯二甲酸二異癸酯。5.根據(jù)權利要求1所述的遇水膨脹聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于納米填料包括納米CaCO3、納米SiO2和納米炭黑。6.根據(jù)權利要求1所述的遇水膨脹聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于擴鏈劑或交聯(lián)劑包括3，3'-二氯_4，4'-二氨基二苯基甲烷、2，4-(2，6_)二氨基-3，5-甲硫基甲苯、2，4-(2，6_)二氨基-3，5-乙基甲苯、2，4-(2，6_)二氨基_3，5_甲硫基氯苯、2，4-(2，6_)二氨基-3，5-甲硫基乙苯、乙二醇、1，4-丁二醇、二甘醇、三羥甲基丙烷、三異丙醇胺、三乙醇胺、對苯二酚雙-β-羥乙基醚和間苯二酚雙-β_羥乙基醚。7.根據(jù)權利要求1所述的遇水膨脹聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于催化劑包括二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、異鋅酸和異鋅酸鋅。全文摘要本發(fā)明涉及一種高性能的遇水膨脹聚氨酯彈性體的制備方法，先將質量比為70～90∶10～20∶10～25∶3～5的聚醚多元醇、異氰酸酯、增塑劑、納米填料加入反應釜中，加熱攪拌，真空脫水、反應制得具有游離異氰酸根含量的聚氨酯預聚體，然后將預聚體、擴鏈劑或交聯(lián)劑、催化劑均勻混合，在控溫下硫化或室溫下硫化后再控溫二次硫化制得高性能遇水膨脹聚氨酯彈性體；制得的彈性體硬度可調范圍寬、強度高、膨脹后質量損失小；膨脹率和反復膨脹次數(shù)高、膨脹倍率可調；生產(chǎn)工藝簡單，其制備的膨脹聚氨酯彈性體廣泛應用于橋梁、地鐵、隧道、給排水、礦山防水、止漏等工程領域。文檔編號C08K3/04GK101798376SQ20101012752公開日2010年8月11日申請日期2010年3月19日優(yōu)先權日2010年3月19日發(fā)明者劉錦春,肖建斌申請人:青島科技大學